Проекты

Синтез и исследование противогрибковых свойств наночастиц ZnO с этосомным покрытием

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «IT в медицине, биомедицинские технологии, медицинское приборостроение, бионика»

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа им. А. Боровика
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Глобальной проблемой становится ежегодный прирост случаев кандидозов, вызываемых дрожжеподобными грибками рода Candida, и стабильное сохранение уровня смертности от кандидемии в районе 40 %.

При длительной терапии используемыми азольными антимикотиками с высокой вероятностью возникает грибковая резистентность. Таким образом, резко снижается эффективность лечения.

Цель

Синтезировать наночастицы ZnO с этосомным покрытием и исследовать их противогрибковую активность в отношении хлебопекарных дрожжей.

Задачи

  1. Проанализировать информацию из литературных источников.
  2. Синтезировать наночастицы ZnO.
  3. Покрыть наночастицы ZnO везикулами этосом.
  4. Исследовать физико-морфологические параметры наночастиц ZnO и комплекса.
  5. Определить ингибирующую активность комплекса в отношении дрожжевой модели.
  6. Сделать вывод о силе противогрибковой активности комплекса.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • гидроксид натрия (NaOH)
  • хлорид цинка (ZnCl2)
  • соевый лецитин
  • этанол (C2H5OH)
  • хлебопекарные дрожжи
  • декстрозно-агарная питательная среда

Оборудование:

  • электронные аналитические весы
  • ультразвуковая ванна
  • магнитная мешалка с нагревом
  • центрифуга
  • сушильный шкаф
  • химическая посуда
  • фотоспектрометр
  • просвечивающий электронный микроскоп
  • инкубатор

Описание

Синтез наночастиц ZnO автор проводил методом осаждения из растворимых солей цинка, а покрытие этосомами – «холодным» методом.

Размер и морфология продуктов были исследованы методами динамического светорассеяния и просвечивающей электронной микроскопии.

На первой стадии при разных условиях (температура и время добавления соли) автор синтезировал, отфильтровал и осадил наночастицы ZnO сферической формы со средним размером 52-53 нм и 32-33 нм. На второй стадии получил и гомогенизировал беловатую суспензию этосом со средним размером 70-80 нм.

Ингибирующая активность была определена методом серийных разведений в жидких средах по значению оптической плотности среды при λ=540 нм.

Центрифужные пробирки (2 мл) автор заполнял культурой хлебопекарных дрожжей на декстрозно-агарной питательной среде (1 мл) и раствором препарата, разведенного до нужной концентрации (0;3;6 ммоль/л). Экспериментальными группами являлись контроль (чистая культура), наночастицы ZnO (52-53 нм и 32-33 нм) без этосомного покрытия и с покрытием.

Пробирки помещались в инкубатор на 2 ч при 37 °С. Затем образцы повторно инкубировались в течение 48 ч без препарата для исключения варианта обратимой деформации дрожжей в конечных измерениях.

Для каждого образца автор провел три измерения оптической плотности, затем высчитал среднее значение и стандартное отклонение. Наибольшая ингибирующая активность наблюдалась у комплекса с наночастицами ZnO (32-33 нм): при концентрации 6 ммоль/л удалось достигнуть снижения оптической плотности на 40,8 %.

Результаты работы/выводы

1. Проведены анализ и систематизация информации из литературных источников. Теоретически обоснован выбор объекта исследования.

2. Синтезированы при разных условиях (температура, время добавления ZnCl2) и очищены наночастицы ZnO сферической формы, имеющие размеры 52-53 нм и 32-33 нм.

3. Синтезирован комплекс наночастиц ZnO с этосомами со средним размером 70-80 нм.

4. С помощью методов ДСР и ПЭМ исследованы физико-морфологические параметры наночастиц ZnO и комплекса.

5. Выявлена прямая зависимость ингибирующей активности препарата от его концентрации, размера используемых наночастиц ZnO и наличия этосомного покрытия. Установлено, что этосомное покрытие – решающий фактор в эксперименте, так как без него ингибирование отсутствует (незначительно).

 

6. Противогрибковая активность комплекса с НЧ ZnO (52-53 нм) и НЧ ZnO (32-33 нм) подтверждена снижением оптической плотности среды соответственно на величину:

  • 16,8 % и 18,1 %, при С(пр.) = 3 ммоль/л;
  • 26,1 % и 40,8 %, при С(пр.) = 6 ммоль/л.

Перспективы использования результатов работы

  1. Исследование корреляции между силой противогрибковой активности комплекса и его размером (концентрацией).
  2. Сравнение комплекса с рыночными лекарственными препаратами по силе противогрибковой активности.
  3. Усиление специфичности действия комплекса за счёт дальнейшей модификации вспомогательными агентами

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА и Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

1. Победитель Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы» (региональный трек).

2. Победитель открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» – 2020

3. Призёр открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» – 2020

Мнение автора

«Работа над проектом позволяет реализовать творческий потенциал, она является стартом в будущую научно-исследовательскую деятельность.

Выступление на научно-практических конференциях – отличный шанс получить бесценный опыт и понять перспективы развития проекта»